Secagem e armazenamento do tomate em pó.

(1)

UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE PRÓ-REITORIA DE PÓS-GRADUAÇÃO E PESQUISA

CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA

COORDENAÇÃO DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA AGRÍCOLA

DISSERTAÇÃO

ÁREA DE CONCENTRAÇÃO EM PROCESSAMENTO

E ARMAZENAMENTO DE PRODUTOS AGRÍCOLAS

SECAGEM

E

ARMAZENAMENTO

DO

TOMATE

EM

PÓ

IVONETE EVANGELISTA PEREIRA

Campina Grande – Paraíba

AGOSTO, 2005

(2)

SECAGEM

E

ARMAZENAMENTO

DO

TOMATE

EM

PÓ

IVONETE EVANGELISTA PEREIRA

ÁREA DE CONCENTRAÇÃO: Armazenamento e Processamento

de Produtos Agrícolas

ORIENTADORES: Prof. Dr. Alexandre José de Melo Queiroz

Profª. Dra. Rossana Maria Feitosa de Figueirêdo

Campina Grande – Paraíba

AGOSTO, 2005

Dissertação apresentada ao Curso de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola da Universidade Federal de Campina Grande, como parte dos requisitos necessários para obtenção do título de Mestre em Engenharia Agrícola

(3)

FICHA CATALOGRÁFICA ELABORADA PELA BIBLIOTECA CENTRAL DA UFCG

P436s Pereira, Ivonete Evangelista

2005 Secagem e armazenamento do tomate em pó / Ivonete Evangelista Pereira. ─ Campina Grande, 2005.

107 f. il.

Inclui bibliografia.

Dissertação (Mestrado em Engenharia Agrícola) – Universidade Federal de Campina Grande Centro de Ciências e Tecnologia.

Orientadores: Alexandre José de Melo Queiroz, Rossana Maria F. de Figueirêdo

1─ Tomate 2─ Secagem I─ Título

(4)

U N I V E R S I D A D E F E D E R A L D E C A M P I N A G R A N D E ^ PRÓ-REITORIA D E PÓS-GRADUAÇÃO E P E S Q U I S A I C i C E N T R O D E CIÊNCIAS E T E C N O L O G I A * ; C £ T ) ^ L m J ^ C O O R D E N A Ç Ã O D E P Ó S - G R A D U A Ç Ã O E M E N G E N H A R I A A G R Í C O L A P A R E C E R F I N A L D O J U L G A M E N T O D A DISSERTAÇÃO D A M E S T R A N D A I V O N E T E E V A N G E L I S T A P E R E I R A S E C A G E M E A R M A Z E N A M E N T O D O T O M A T E E M P O B A N C A E X A M I N A D O R A

/ Dr. Alexandre José de M.Queiroz-Orjentador

PARECER

Dra. Rossana Maria F/de Figueiredo-Orientadora

fípro VQ()Q

Dr. Flávio Luiz Honorato da Silva-Examinador

a. Josivanda Palmeira G.de Gouveia-Examinadora

A G O S T O - 2005

C O P E A G - C O O R D E N A Ç Ã O DE PÓS-GRADUAÇAO E M E N G E N H A R I A A(;RÍCOI,A

Av. Aprígio Veloso, 882, Campus I , U F C G , Bloco C M , 1°. Andar, Caixa Postal 10.087, CEP 58.109-970, C A M P I N A G R A N D E , PB, B R A S I L , Fone (0xx83) 310.1055, Fax (0xx83) 310-1185, E m a i l : coprngWdeag.uu-g.edu..br,

(5)

AGRADECIMENTOS

A Deus, pelas graças recebidas.

A meus pais, João Evangelista Filho e Ana Pereira da Silva (in memorian) exemplo de dignidade, pelo amor, confiança e incentivo aos estudos.

A meus irmãos pelo apoio e amizade.

A meus sobrinhos, Danilo, Tássia, Victor, Sávio, Pedro, Vitória, João Victor e João Neto pela alegria e amor.

As cunhadas Eugenia, Marilene e Adélia pela amizade e confiança.

Aos meus orientadores, Dr.Alexandre José de Melo Queiroz e Dra. Rossana Maria Feitosa de Figueiredo, pela orientação, atenção, paciência e apoio durante a realização deste trabalho.

À Universidade Federal de Campina Grande, pela oportunidade de realização deste trabalho.

À coordenação e aos professores do Curso de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola da Universidade Federal de Campina Grande.

À Capes, pela ajuda financeira durante a realização do trabalho.

Às senhoras Rivanilda e Aparecida, pela atenção e ajuda dada, durante o curso. A Márcia e família pela amizade e dedicação.

A todos meus colegas do curso de pós-graduação.

As amigas Daniely, Rosângela, Kelly, Ticiane, e Fatinha pela companhia e amizade.

A Sckaymenn, Cessa e Luciana Marques pela valiosa ajuda na realização deste trabalho.

(6)

i

SUMÁRIO

LISTA DE FIGURAS iii

LISTA DE TABELAS iv RESUMO vi ABSTRACT vii 1. INTRODUÇÃO 1 2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 3 2.1. O tomate 3 2.2. Secagem 5 2.2.1. Período inicial 7

2.2.2. Período de secagem a taxa constante 7

2.2.2. Período de secagem a taxa decrescente 8

2.2.4. Cinética de secagem 9

2.2..5. Secagem de tomate 10

2.3. Atividade de água 12

2.3.1. Isotermas de adsorção de umidade 13

2.4. Aditivos 16

2.5. Embalagem 18

2.6. Cor 19

3. MATERIAL E MÉTODOS 21

3.1. Matéria-prima 21

3.2. Caracterização físico-química da matéria-prima 21

3.2.1. Sólidos solúveis totais (ºBrix) 21

3.2.2. pH 21

3.2.3. Umidade/Sólidos Totais 21

3.2.4. Ácido ascórbico 22

3.2.5. Acidez total titulável 22

3.2.6. Cinzas 22

3.2.7. Cinzas insolúveis em ácido clorídrico 22

3.2.8. Açúcares redutores 22

3.2.9. Extrato alcoólico 22

3.2.10. Cor 23

(7)

ii 3.4. Secagem 24 3.4.1. Curvas de secagem 24 3.5. Armazenamento do tomate em pó 25 3.6. Isotermas de adsorção 26 3.6.1. Umidade de equilíbrio 27 3.6.2. Modelos matemáticos 27 3.7. Análise estatística 29 4. RESULTADOS E DISCUSSÃO 30

4.1. Caracterização da polpa de tomate 30

4.2. Armazenamento do tomate em pó 31

4.2.1. Sólidos solúveis totais (ºBrix) 31

4.2.2. pH 33

4.2.3. Umidade 34

4.2.5. Ácido ascórbico 35

4.2.6. Ácidez total titulável 36

4.2.7. Cinzas 37

4.2.8. Cinzas insolúveis em ácido clorídrico 39

4.2.10. Açúcares redutores 40

4.2.11. Extrato alcoólico 42

4.2.11. Cor 43

4.2.11.1. Luminosidade (L*) 43

4.2.11.2. Intensidade de vermelho (+a*) 45

4.2.11.3. Intensidade de amarelo (+b*) 47

4.3. Curvas de secagem de tomate 49

4.4. Isotermas de adsorção de umidade 53

5. CONCLUSÕES 63

6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 64

(8)

iii

LISTA DE FIGURAS

Figura 2.1 - Curvas típicas de secagem 7

Figura 3.1 - Fluxograma do processamento dos tomates 23

Figura 3.2 - Esquema do secador 24

Figura 4.1 - Valores da luminosidade (L*) do tomate em pó, durante o

armazenamento, ajustados pela equação linear e quadrática 45

Figura 4.2 - Valores de intensidade de vermelho (+a*) do tomate em pó, durante o

Figura 4.3 – Valores de intensidade de amarelo (+b*) do tomate em pó, durante o

Figura 4.4 – Curvas de Curvas de secagem de tomate para temperaturas de 50, 60 e

70ºC 50

Figura 4.5 – Curvas de secagem de tomate a 50ºC, ajustadas pelo modelo de

Henderson, Page e Wang & Singh 52

Figura 4.8 - Isotermas de adsorção do tomate em pó, ajuste pelo modelo de Halsey 59

Figura 4.9 – Isotermas de aIsotermas de adsorção do tomate em pó, ajuste pelo

modelo de GAB 60

Figura 4.10 – Isotermas de adsorção do tomate em pó, ajustadas pelo modelo de BET

modificado 61

modelo de Oswin 62

(9)

iv

LISTA DE TABELAS

Tabela 2.1 - Composição química do tomate 4

Tabela 3.2 - Atividade de água das soluções saturadas de sais 26

Tabela 4.1 - Caracterização físico-química do tomate in natura 30

Tabela 4.2 - Valores médios dos sólidos solúveis totais (ºBrix) do tomate em pó,

durante o armazenamento

32

Tabela 4.3 - Valores médios do pH do tomate em pó, durante o armazenamento 33

Tabela 4.4 - Valores médios de umidade (%) do tomate em pó, durante o

armazenamento 35

Tabela 4.5 - Valores médios do ácido ascórbico (mg/100g) do tomate em pó,

durante o armazenamento 36

Tabela 4.6 - Valores médios da acidez total titulável (% ácido cítrico) do tomate em

pó, durante o armazenamento 37

Tabela 4.7 - Valores médios de cinzas (%) do tomate em pó, durante o

armazenamento. 38

Tabela 4.8 - Valores médios de cinzas insolúveis em ácido clorídrico (%) do tomate

em pó, durante o armazenamento 40

Tabela 4.9 - Valores médios dos açúcares redutores (% glicose) do tomate em pó,

Tabela 4.10 - Valores médios de extrato alcoólico (%) do tomate em pó, durante o

armazenamento 42

Tabela 4.11 - Valores médios da luminosidade (L*) do tomate em pó, durante o

armazenamento 44

Tabela 4.12 - Valores médios da intensidade de vermelho (+a*) do tomate em pó,

Tabela 4.13 - Valores médios da intensidade de amarelo (+b*) do tomate em pó,

durante o armazenamento

Tabela 4.14 - Parâmetros dos modelos de Page, Wang & Singh e Henderson, e seus

(10)

v

Tabela 4.15 - Valores experimentais da umidade de equilíbrio (Ueq) do tomate em pó

para as diferentes atividades de água (aw), nas temperaturas de 10, 20,

30 e 40ºC 54

Tabela 4.16 - Parâmetros de ajuste dos modelos das isotermas de adsorção do tomate

em pó, coeficientes de determinação (R2) e desvios percentuais médios

(11)

UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA

Pós-Graduação em Engenharia Agrícola

Área de Armazenamento e Processamento de Produtos Agrícolas

1

Dissertação de mestrado: Secagem e armazenamento do tomate em pó Autora: Ivonete Evangelista Pereira

Orientadores: Prof. Dr. Alexandre José de Melo Queiroz

Profª. Dra. Rossana Maria Feitosa de Figueirêdo

RESUMO

Estudou-se a desidratação de tomates nas temperaturas de 50, 60 e 70ºC e a conservação do material seco sob condições de armazenamento. Para o armazenamento foram utilizadas as amostras secas à temperatura de 70ºC, as quais foram trituradas para a transformação do material em pó. O tomate em pó foi dividido em dois lotes, sendo um constituído por amostras sem aditivo (controle) e o outro adicionado com o antiumectante fosfato tricálcico. Cada lote foi embalado em sacos de polietileno de baixa densidade, contendo 20g da amostra em cada embalagem, e armazenado por 60 dias, acompanhando-se, a cada dez dias, as características físico-químicas sólidos solúveis totais (ºBrix), pH, umidade, ácido ascórbico, acidez total titulável, cinzas, cinzas insolúveis em ácido clorídrico, açúcares redutores, extrato alcoólico e os parâmetros de cor luminosidade (L*), intensidade de vermelho (+a*) e intensidade de amarelo (+b*). Do tomate em pó também foram determinadas as isotermas de adsorção de umidade nas temperaturas de 10, 20, 30 e 40ºC. Os resultados obtidos entre as determinações físico-químicas do tomate in natura e do tomate em pó demonstraram redução de umidade de 94,89 para 13,85%, com concentração dos sólidos solúveis totais, do ácido ascórbico, da acidez total titulável, das cinzas, dos açúcares redutores e do extrato alcoólico. Durante o armazenamento do tomate em pó não houve, para nenhum dos dois tratamentos, alteração no ácido ascórbico, acidez total titulável, cinzas, sólidos solúveis totais, pH e extrato alcoólico, mas ocorreu redução nos açúcares redutores em ambos os tratamentos. A umidade do tomate em pó aumentou com o tempo de armazenamento para o tratamento controle. A luminosidade diminuiu com o tempo de armazenamento em ambos os tratamentos; a intensidade de vermelho e a intensidade de amarelo diminuíram com o tempo para o tratamento controle, enquanto que para o tratamento com fosfato não houve alteração. O menor tempo de secagem dos tomates foi atingido na temperatura de 70ºC. Os modelos de Page, Wang & Singh e Henderson se ajustaram bem as curvas experimentais de secagem, com coeficientes de determinação (R2) superiores a 0,94. Os modelos de Halsey, GAB e BET modificado se ajustaram bem às isotermas de adsorção de umidade do tomate em pó, apresentando R2 acima de 0,97% e desvio percentual médios (P) máximo de 5,19%.

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA

Pós-Graduação em Engenharia Agrícola

Área de Armazenamento e Processamento de Produtos Agrícolas

2

M. Sc. Thesis: Drying and storage of the tomato powder Author: Ivonete Evangelista Pereira

Supervisors: Alexandre José de Melo Queiroz

Rossana Maria Feitosa de Figueirêdo

ABSTRACT

The drying of tomatoes in the temperatures of 50, 60 and 70ºC and conservation of the dry material under storage conditions was studied. For storage, the samples dried at 70ºC were triturated for transformation in tomato powder. The tomato powder was divided in two lots: without addictive (control), and added with the tricalcium phosphate anti-humectant. Each lot was packaged in low density polyethylene bags with 20 g each and stored during 60 days. The physical-chemical characteristics soluble solids (ºBrix), pH, moisture, ascorbic acid, titratable acidity, ash, insoluble ash in chloride acid, reducing sugars, alcoholic extract and the parameters of color brightness (L *), redness (+a *) and yellowness (+b*) were determined each ten days. The moisture adsorption isotherms of tomato powder at 10, 20, 30 and 40ºC were also determined. The results obtained of the physical-chemical determinations of tomato in natura and of the tomato powder demonstrated reduction of moisture of 94.89 to 13.85%, with increase of soluble solid, ascorbic acid, titratable acidity, ash, reducing sugars and alcoholic extract. During the storage of the tomato powder there was not, for none of the two treatments, alteration in the ascorbic acid, titratable acidity, ash, soluble solids, pH and alcoholic extract, but it occurred reduction in the reducing sugars in both treatments. The moisture of the tomato powder increased with the time of storage for the control. The brightness decreased with the time of storage in both treatments; the redness and the yellowness decreased with the time to the control, while for the treatment with tricalcium phosphate there was not alteration. The smallest time of drying of the tomatoes was reached at 70ºC. Page models, Wang & Singh and Henderson were fitted the experimental curves of drying well, with determination coefficients (R2) above 0.94. The Halsey, GAB and modified BET models fitted well the moisture adsorption isotherms of the tomato powder, presenting R2_above 0.97% and mean relative deviation modulus (P) below 5.19%.

(13)

Capítulo1 Introdução

1

1 - INTRODUÇÃO

A desidratação ou secagem, constitui um dos processos mais importantes de conservação de alimentos, por redução de sua atividade de água (aw). As vantagens de se utilizar o processo de secagem são várias, dentre as quais se destacam: facilidade na conservação do produto; estabilidade dos componentes aromáticos a temperatura ambiente por longos períodos de tempo; proteção contra degradação enzimática e oxidativa; redução de peso; economia de energia em virtude de não necessitar de refrigeração e a disponibilidade do produto durante qualquer época do ano (PARK et al., 2001b).

A secagem é a eliminação da água do material por meio da evaporação. Existem dois métodos de secagem: a natural, feita ao sol ou vento (método mais antigo), e a artificial, a qual necessita de fornecimento de energia, diferente da solar. De acordo com MURR (1992) a utilização de secagem artificial para produtos alimentícios e agrícolas, tem sido empregada somente nos dois últimos séculos.

O tomate (Lycopersicon esculentum Mill) é uma planta nativa da região Andina, parte ocidental da América do Sul, e da América Central (FILGUEIRA, 1982); trata-se de um produto de grande relevância nutricional e econômica.

No Brasil, a área cultivada com esta hortaliça foi de aproximadamente 65.589 ha, com produção em torno de 3.142.855 toneladas, sendo o Estado de São Paulo o maior produtor seguido de Goiás e Minas Gerais (IBGE, 1999). Segundo VIEITES (1998) é um dos produtos hortícolas mais cultivados no País.

Como a maioria das hortaliças, o tomate é um produto altamente perecível, com perdas pós-colheita que variam entre 25 e 50% (BARRET, 1990); as perdas variam muito, conforme a região. A qualidade do fruto é muito importante, principalmente do ponto de vista comercial. A existência de normas de qualidade para os tomates, estabelecidas pelo Ministério da Agricultura permite aos produtores contar com um parâmetro para a seleção e classificação de seus produtos, possibilitando melhor comercialização.

A comercialização do tomate seco é feita sobretudo na forma de fatias imersas em óleos vegetais diversos; desta forma, o tomate é apropriado para o consumo direto, constituindo-se em um alimento pronto que, embora detenha um bom valor agregado, não se beneficia de algumas das maiores vantagens advindas do processo de secagem que consistem nas reduções de peso e volume das amostras úmidas, com seus conseqüentes reflexos sobre os custos de produção. A transformação do tomate em um pó seco resgata essas vantagens, possibilitando a oferta de um produto concentrado, adequado para a

(14)

Capítulo1 Introdução

2

utilização como elemento colorizante e flavorizante, inclusive utilizado em alimentos prontos pela indústria.

1.1 - Objetivo geral

Secagem e armazenamento de tomate da cultivar SM 16.

1.1.1 - Objetivos específicos

• Avaliar as características químicas dos tomates frescos. • Desidratar os tomates em fatias, em secador de bandejas.

• Estudar a cinética de secagem das fatias de tomate, nas três temperaturas (50, 60 e 70ºC).

• Produzir tomate em pó a partir das fatias secas, armazená-lo com e sem a adição de antiumectante (fosfato tricálcico), e acompanhar eventuais alterações ocorridas nas amostras, ao longo do armazenamento.

• Determinar as isotermas de adsorção do tomate em pó, nas temperaturas de 10, 20, 30 e 40oC.

(15)

Capítulo 2 Revisão Bibliográfica

3

2 - REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.1 - O tomate

O tomateiro é uma dicotiledônea, da família Solanáceae, espécie Lycopersicon

esculentum Mill. O fruto é do tipo baga carnosa e suculenta, com aspecto variável,

conforme a cultivar. Em sua maioria, são vermelhos quando maduros, fazendo exceção as cultivares japonesas do tipo salada, com frutos rosados. O peso unitário médio do fruto varia de menos de 25g (tipo cereja) até mais de 300g, em cultivares de frutos grandes, tipo salada (FILGUEIRA, 2000).

No Brasil, nota-se que as regiões abastecedoras sofreram mudanças radicais (CAMARGO FILHO, 2001), uma vez que até há pouco tempo os maiores estados produtores eram, por ordem decrescente de importância: São Paulo, Minas Gerais, Pernambuco, Goiás, Bahia e Rio de Janeiro, em que São Paulo, sozinho, contribuía com mais de 30% da produção brasileira, em 1995 (AGRIANUAL, 2003); no entanto, atualmente o estado de São Paulo teve sua participação reduzida para 22% do total nacional, ocupando agora o segundo lugar, seguido de Minas Gerais, Pernambuco, Bahia e Rio de Janeiro, dando-se destaque à ascensão do estado de Goiás, hoje o maior produtor, com 938 mil toneladas, cerca de 27% da produção nacional, em 2002 (AGRIANUAL, 2003).

O tomate é um fruto cuja atividade metabólica é normal após a colheita, com transformações químicas na sua composição que se processam em função da sua capacidade de absorção do oxigênio do ambiente promovendo, deste modo, um aumento na taxa respiratória que, para o caso do tomate, pode ocorrer tanto com o fruto preso à planta como após a colheita. Ante isto e com base nas características respiratórias antes do amadurecimento, o tomate é considerado um fruto climatério (GAYET et al., 1995).

A polpa do tomate possui elevado conteúdo de umidade, cerca de 95%; é rico em vitaminas (A, C, E) e minerais como cálcio, potássio e fósforo (GOULD, 1991).

Na Tabela 2.1 se encontra a composição química dos principais constituintes do tomate.

(16)

4

Tabela 2.1 - Composição química do tomate

Constituintes Valor

Sólidos totais (%) 7,0-8,5

Sólidos insolúveis (%) 1,0

Sólidos solúveis (oBrix) 4,0-6,0

Açúcares totais (%) 2,0-3,0

Acidez (% ácido cítrico) 0,3-0,5

Proteína solúvel e aminoácidos (%) 0,8-1,2

Constituintes minerais (%) 0,3-0,6

Sal (cloreto de sódio) (%) 0,05-0,1

Fonte: GOULD (1991)

De acordo com FILGUEIRA (1982), o tomateiro apresenta quatro grupos e seus frutos têm características bem diferenciadas: grupo Santa Cruz, que é utilizado como tomate de mesa; grupo Roma ou piriforme, considerados tomates industriais, que permitem colheita mecânica e possuem maior produtividade, razão por que são reconhecidos como adequados para a fabricação de polpa concentrada ou extrato; grupo quadrado, que apresenta excelente cor externa e interna, além de ótimas características industriais; pertencem a este grupo variedades de tomate para indústria e para o consumo in natura; enfim, o grupo salada caqui ou maçã, em que os frutos considerados especialmente para consumo in natura.

A qualidade do tomate de mesa é determinada pela sua aparência, firmeza, aroma e valor nutricional mas o consumidor observa principalmente a aparência e o aroma (KADER et al., 1978); entretanto, HOBSON & DAVIES (1971), relataram que o aroma característico deste fruto (que se deve aos aldeídos, cetonas, álcoois, e compostos insaturados, dentre outros) é quase totalmente perdido antes de chegar ao consumidor. Para TIJSKENS & EVELO (1993) o consumidor é atraído sobremaneira, pelos atributos cor e firmeza.

O tomate destinado ao processamento deverá apresentar coloração vermelho-intenso, uniforme, sem pedúnculo, fisiologicamente desenvolvido, maduro, limpo, com textura da polpa firme e avermelhada, livre de danos mecânicos e fisiológicos e de doenças e pragas (SILVA et al., 1994).

A composição do tomate varia conforme a cultivar, as condições de cultivo ambientais e nutricionais da planta. De acordo com ALVARENGA. (2004), o fruto fresco

(17)

5

apresenta baixo poder calórico, baixo teor de matéria seca e altos índices de cálcio e vitamina C. Quanto à quantidade de sólidos solúveis, esses se acumulam no final da fase de maturação e são constituído de cerca de 65% de açúcares; portanto, uma colheita antes da maturidade fisiológica, acompanhada de uma baixa luminosidade e eliminação de folhas, vai ocasionar diminuição do teor de açúcares no fruto.

Os principais componentes carotenóides no tomate, são: o licopeno e o beta caroteno (GOULD, 1991). O licopeno presente nos tomates varia conforme o seu tipo e grau de amadurecimento. De acordo com GIOVANNUCCI (1999), o tomate vermelho maduro apresenta maior quantidade de licopeno que de betacaroteno, sendo responsável, portanto, pela cor vermelha, predominante. As cores das espécies de tomate diferem do amarelo para o vermelho alaranjado, dependendo da razão licopeno/betacaroteno da fruta, que também está associada à presença da enzima beta-ciclase, a qual participa da transformação do licopeno em beta caroteno.

2.2 - Secagem

De acordo com FIOREZE (2004) secagem é a remoção, voluntária ou não, total ou parcial, de uma fase líquida ou gasosa de qualquer material, envolvendo exclusivamente a transferência de calor e massa.

Durante a secagem é necessário um fornecimento de calor para evaporar a umidade do material e, em seguida, a transferência de massa moverá o vapor formado. De acordo com LUIZ (1982) a secagem de alimentos é um processo simultâneo de transferência de calor e massa e é atingida por várias condições do ar. Essa transferência ocorre em um meio capilar-poroso, sempre que o meio contiver umidade e estiver sujeito a qualquer um ou a todos os gradientes de concentração: pressão parcial de vapor, temperatura, pressão total e campos de força externa.

A secagem é importante, pois prepara o produto para a armazenagem, visando preservar sua qualidade e valor nutricional, mesmo que, se não for bem realizada, poderá sofrer prejuízo na qualidade comercial do produto até antes da armazenagem ou apressar o processo de deterioração durante a armazenagem (MARTINS & MATA, 1984).

Os mecanismos de secagem não são independentes, pois influem na taxa e eficiência de secagem, como um conjunto de fatores e não isoladamente. Os parâmetros que influenciam a taxa de secagem com utilização de ar forçado são, principalmente a temperatura e a umidade relativa do ambiente, temperatura e fluxo do ar de secagem,

(18)

6

umidade inicial, final e de equilíbrio do produto, a temperatura e velocidade do produto no secador, bem como a variedade e a história do produto do plantio até a colheita (BAKKER-ARKEMA et al., 1978).

De acordo com PUZZI (1986), a água evaporada da parte exterior do produto cria um gradiente de concentração nas camadas internas, proporcionando um processo migratório de umidade do centro para a superfície do produto.

Os produtos variam entre si devido à sua forma, estrutura e dimensões, além das condições de secagem serem várias (DAUDIN, 1983). Para MELONI (2002), a desidratação do produto pode ser feita com base na vaporização, sublimação, remoção de água por solventes ou na adição de agentes osmóticos.

O fenômeno de secagem não pode ser generalizado para materiais biológicos, de vez que possuem características próprias e propriedades que podem sofrer importantes alterações durante a secagem (KEEY, 1972).

As características específicas de cada produto, associadas às propriedades do ar de secagem e ao meio de transferência de calor adotado, determinam diversas condições de secagem; entretanto, a transferência de calor e de massa entre o ar de secagem e o produto, é fenômeno comum a qualquer condição de secagem.

As considerações sobre como a água é conduzida do interior do sólido à superfície, fundamentam as teorias de secagem (BROD et al., 1999). Os mecanismos desse transporte mais importantes, são: difusão líquida, difusão de vapor e fluxo de líquido e de vapor (NEVES, 1982).

A evolução dessas transferências simultâneas de calor e de massa no decorrer da operação, faz com que esta seja dividida em três períodos, representados na Figura 2.1: no período inicial, período de taxa constante e no período de taxa de secagem decrescente (PRADO et al., 2000). A curva (a) é a curva obtida pesando-se o produto durante a secagem em determinada condição de secagem; a curva (b) representa a velocidade (taxa) de secagem do produto, variação da umidade do produto por tempo, dx/dt em relação à evolução do tempo e a curva (c) indica a variação da temperatura do produto durante a secagem (variação da temperatura do produto em relação à evolução do tempo) (PARK et al., 2001).

(19)

7

Figura 2.1 - Curvas típicas de secagem (PARK, 1991) 2.2.1 - Período inicial

Geralmente, no período inicial o produto é mais frio que o ar e a pressão parcial de vapor da água na superfície do produto é baixa e, por conseqüência, a transferência de massa e a velocidade de secagem também são pequenas. O calor, chegando em excesso, acarreta elevação da temperatura do produto e se dá aumento de pressão e da velocidade de secagem. Este fenômeno continua até que a transferência de calor compense exatamente a transferência de massa. Se a temperatura do ar for inferior à do produto, esta última diminuirá, até atingir o mesmo estado de equilíbrio. A duração deste período é insignificante em relação ao período total de secagem (PARK, 1991).

2.2.2 - Período de secagem a taxa constante

A taxa de secagem neste período pode ser determinada através da equação de transferência de massa ou equação de transferência de calor. Durante este tempo, a quantidade de água disponível no interior do produto é bastante elevada, caso em que a água na superfície evapora como água livre, sendo a pressão de vapor de água na superfície constante e, igual à pressão de vapor da água pura à temperatura do produto. A temperatura do produto é, neste período, constante e igual à temperatura de bulbo úmido do ar (BROD et al., 1999).

(20)

8

Para alimentos, como um todo, o período de taxa de secagem constante pode ser analisado quando o potencial de secagem do ar é muito baixo ou a umidade do produto é muito alta (CHIRIFE, 1982).

A velocidade de secagem durante o período de taxa constante está ligada a três fatores: coeficientes de transferência de energia e massa; área da superfície onde ocorre a troca de energia e de massa e as diferenças entre as temperaturas (ou as pressões de vapor) do ar que envolve o produto e a superfície desse produto. O processo de funcionamento interno de migração de água não influencia a velocidade de secagem durante este período (FORTES & OKOS, 1981).

2.2.3 - Período de secagem a taxa decrescente

De acordo com CHIRIFE (1983) os mecanismos básicos de transporte no período de taxa decrescente, são: difusão líquida, escoamento capilar e difusão de vapor, que podem ocorrer ao mesmo tempo. Na segunda etapa deste período, em que a umidade de equilíbrio está abaixo da saturação, a difusão da fase vapor é, provavelmente, o mecanismo dominante.

Segundo FORTES & OKOS (1980), para a maioria dos materiais biológicos este período pode ser dividido em dois regimes, sendo que, em um, a secagem ocorre em uma zona de superfície insaturada, isto é, não existe seqüência de água em toda a superfície de evaporação. A superfície diminui; logo, a taxa total de evaporação da superfície decresce, sendo denominada superfície insaturada; já no segundo regime a região de vaporização se encontra no interior do material e a razão de secagem é controlada pelo movimento interno de água, fase esta pouco influenciada pelas condições ambientais; é conhecida por zona de controle interno.

Neste período, e a partir do momento em que a água começa a ser deficiente na superfície, a velocidade de secagem diminui e, como a troca de calor não é mais compensada, a temperatura do produto aumenta. Durante todo este período o fator limitante é a migração interna da água, visto que, no final deste período, o produto estará em equilíbrio com o ar e a velocidade de secagem será nula (BROD et al., 1999).

Conforme RODRIGUES et al. (2002) o período de secagem a taxa decrescente, quase sempre é o único observado na secagem de produtos agrícolas.

(21)

9

2.2.3 - Cinética de secagem

A complexidade dos fenômenos envolvida no processo durante a secagem, leva os pesquisadores a proporem numerosas teorias e múltiplas fórmulas empíricas para predizer a taxa de secagem (BROD et al., 1999).

Predizer teoricamente a taxa de secagem decrescente, é mais complexo que a taxa constante, visto que devem ser levados em conta não somente os mecanismos externos de transferência de calor e massa mas, também, os internos do produto (BROOKER et al., 1974).

O período de taxa constante é raramente observado na secagem de materiais biológicos (NOGUEIRA, 1991).

Segundo AZOUBEL & MURR (2000) no caso de produtos com elevado teor de umidade inicial, como as frutas, os modelos de secagem baseados na equação de difusão líquida apresentam, em geral, bons resultados.

Na cinética de secagem de frutas a temperatura do ar é o parâmetro de maior influência na taxa de secagem (ALSINA et al., 1997; PRADO et al., 2000), e a velocidade do ar de secagem exerce pequeno efeito sobre as curvas de secagem.

Na literatura existem vários modelos matemáticos os quais são utilizados para estimar as curvas de secagem de produtos agrícolas e/ou alimentícios.

O modelo de Henderson (Equação 2.1) é uma das equações empíricas mais utilizadas para ajuste de dados experimentais de umidade de equilíbrio, principalmente dos grãos, em função da temperatura e da umidade relativa, para faixas mais amplas de temperatura e umidade relativa (PEREIRA & QUEIROZ, 1987; BROOKER et al., 1992). De acordo com CHRIST (1996) modificações empíricas introduzindo um terceiro parâmetro, “C”, melhoraram substancialmente esta equação, tornando-a aplicável em faixas mais amplas de temperaturas e umidade relativa.

Henderson -Dt -Bt _Ce Ae RU= + (2.1) em que:

RU - razão de umidade (adimensional) A, B, C, D - constantes do modelo t - tempo (min)

(22)

10

O modelo empírico de Page (Equação 2.2) representa, de forma satisfatória, os dados de secagem de alimentos e é muito utilizado para descrever o comportamento de secagem de uma ampla variedade de materiais biológicos (TAN et al., 2001).

Page n Kt e RU= − (2.2) em que:

RU - razão de umidade (adimensional) K, n - constantes do modelo

t - tempo (min)

O modelo de Wang & Singh (Equação 2.3) tem sido utilizado com sucesso no ajuste de curvas de secagem de camada fina de produtos agrícolas. DOYMAZ (2005) utilizou este modelo no ajuste de curvas de secagem solar do figo, obtendo coeficiente de determinação de 0,9512. JAIN & PATHARE (2004) utilizaram no ajuste da curva de secagem de cebola (R2= 0,8936) desidratadas por infravermelho a 40oC e MENGES & ERTEKIN (2005) no ajuste das curvas de secagem de maçã.

Wang & Singh

2

1

RU= + At+Bt (2.3) em que:

RU - razão de umidade (adimensional) A, B - constantes do modelo

t - tempo (min)

2.2.3 – Secagem de tomate

O tomate, por ser uma hortaliça altamente perecível e com ótima compatibilidade ao processo de desidratação, vem sendo apontado como uma das principais alternativas para reduzir as perdas e agregar valor à matéria-prima (ALMEIDA JÚNIOR et al., 2003).

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11

O tomate seco apresenta-se como alternativa para o aproveitamento do excedente da produção e comercialização in natura, além de estar disponibilizando, ao consumidor, um produto sensorialmente diferenciado e que, por ser menos perecível, pode ser comercializado em qualquer período do ano (NACHTIGALL et al., 2000).

Durante a secagem de qualquer alimento, incluindo-se o tomate, deve-se atentar para a manutenção da qualidade do produto, como o sabor, a textura, o valor nutritivo e, em especial, para a cor, que é a característica de maior apelo ao consumidor (ROMERO-PEÑA & KIECKBUSCH, 2003).

Tomates inteiros ou sua polpa, podem ser desidratados pelo processo de secagem por camada de espuma, liofilização, spray dryer e a vácuo. Geralmente, tomates secos ao sol apresentam cor escura e baixa taxa de reidratação (GUPTA & NATH, 1984; TRIPATHI & NATH, 1989).

HAWLADER et al. (1991) estudaram as características de fatias de tomates secos em secador de bandeja, utilizando recirculação do ar de secagem sob condições controladas de temperatura e de fluxo de ar. Esses autores constataram que temperaturas elevadas e velocidade do fluxo de ar alta, aumentam a taxa de secagem.

ROMERO (1999) avaliou a influência da temperatura do ar de secagem nas taxas de secagem de fatias de tomate e na qualidade do produto final. Verificou-se que, para temperaturas de 80oC, as fatias começavam a apresentar escurecimento após 70 min de secagem e, ao aumentar a temperatura para 120oC, notou-se escurecimento em 20 min. As amostras que apresentaram melhor qualidade visual (cor), foram as fatias secas usando-se a temperatura de 60oC.

BRASIL et al. (2004) avaliaram a secagem de tomates em uma chaminé solar, verificando sua viabilidade como secador solar de alimentos e concluíram também que o tempo de secagem dos tomates com o uso da chaminé solar foi menor quando comparado com a secagem ao sol, para as mesmas condições.

De acordo com ROMERO et al. (1997) é aconselhável que a secagem do tomate seja realizada a temperaturas inferiores a 65oC para preservar a cor e o sabor, o que torna o processo demorado, exigindo um tempo superior a 20 horas para atingir 4% de umidade final.

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2.3 - Atividade de água

A água é o constituinte presente em maior concentração em alimentos frescos; sua influência na palatabilidade, digestibilidade, estrutura física e manuseio do material alimentício, é considerável. Praticamente, todos os processos deteriorativos que ocorrem com os alimentos, são influenciados por sua concentração e mobilidade. A intensidade e a taxa desta deterioração podem ser caracterizadas pela atividade de água (WOLF et al., 1985).

Para MOHSENIN (1986) o teor de água livre é expresso pela atividade de água (aw) que é dada pela relação entre a pressão de vapor de água em equilíbrio sobre o alimento e a pressão de vapor de água pura, a mesma temperatura. A atividade de água também pode ser entendida como a umidade relativa em equilíbrio com o produto na temperatura considerada.

As aplicações da atividade de água são muitas e podem ser usadas sempre, para melhorar a qualidade de um produto alimentício, facilitando e uniformizando sua fabricação. Ainda existem muitas áreas em que há possibilidades de desenvolvimento de correlações entre as diversas propriedades dos alimentos e a aw (DITCHFIELD, 2000).

A afinidade entre a água e os outros componentes de um produto define sua higroscopicidade, que é muito marcante nos produtos e se torna uma característica fundamental a influenciar os processos de manuseio, estocagem e consumo de materiais biológicos (TEIXEIRA NETO & QUAST, 1993).

A atividade de água dos produtos alimentícios é fator significativo nos estudos dos processos de secagem, armazenamento e embalagem de alimentos. De acordo com LABUZA (1977) a atividade de água avalia, com precisão, o grau de ligação da água presente no alimento e, conseqüentemente, sua disponibilidade para agir como solvente e participar das transformações químicas, bioquímicas e microbiológicas.

É de suma importância o conhecimento de atividade de água de um alimento fresco ou processado, visto que permite que se conheçam os seus principais constituintes e suas proporções relativas com respeito à água contida nesses alimentos (CHIRIFE, 1987).

O estudo da atividade de água pode ser feito através de isotermas, que consistem em curvas que descrevem a relação entre a umidade dos alimentos e a atividade de água para temperatura e pressão constantes (IGLESIAS & CHIRIFE, 1982).

As isotermas podem ser de adsorção e dessorção, dependendo se o processo ocorrido foi ganho ou perda de umidade.

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2.3.1 - Isotermas de adsorção de umidade

As isotermas de adsorção de umidade são representações gráficas da umidade de equilíbrio, em função da atividade de água a temperatura constante e são chamadas curvas de umidade de equilíbrio ou isotermas de adsorção de água (CHEN & CLAYTON, 1971). Para GÓIS (1981), as isotermas de adsorção de umidade descrevem a quantidade de água adsorvida por um produto, em dada temperatura, em função da atividade de água ou da umidade relativa.

A obtenção dos dados experimentais com a finalidade de se determinar as curvas de umidade de equilíbrio, é feita, normalmente, por dois métodos: pelo o estático e o dinâmico. No estático, a umidade de equilíbrio entre o produto e a atmosfera circundante é atingida sem movimentação do ar ou do produto; no método dinâmico, o ar ou produto é movimentado até que o equilíbrio seja atingido (BROOKER et al., 1992).

Na determinação das isotermas utilizando-se o método gravimétrico estático geralmente se utilizam soluções saturadas de sais ou soluções de ácido sulfúrico para proporcionar diferentes umidades relativas. KIRANOUDIS et al. (1993) utilizaram o método gravimétrico para determinação das isotermas de umidade de equilíbrio do tomate, batata, cenoura, pimentão e cebola; já TEIXEIRA NETO & QUAST (1977) usaram este mesmo método para determinação das isotermas de adsorção de quarenta tipos de alimentos, dentre eles: açúcar, castanha de caju, café, mate, guaraná, cacau em pó, coco ralado, produtos de banana, produtos cárneos salgados e outros.

A importância da construção de isotermas de adsorção de umidade se encontra na utilização de modelos matemáticos para resolver numerosos problemas de processamento e estocagem de alimentos e produtos alimentícios, entre os quais: predição do tempo de secagem, da vida de prateleira em determinada embalagem e dos requisitos básicos necessários para que se possa embalar um produto e, ainda, a caracterização de um produto no equilíbrio, quando o mesmo é constituído por componentes de atividade de água diferentes (ROCKLAND, 1957).

Tem-se realizado várias pesquisas para a obtenção de equações que expressem a atividade de água do produto, em função da temperatura e da umidade relativa do ar (FARIAS et al., 2002; LEITE et al., 2002; SILVA et al., 2002).

Determinado modelo de isoterma pode ser considerado mais adequado que outro, principalmente quando descreve, com maior precisão, o fenômeno de adsorção para uma ampla faixa de atividade de água (IGLESIAS & CHIRIFE, 1983).

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Um dos modelos mais usados é o de GAB (Guggenheim-Anderson-De Boer) (Equação 2.4) que, segundo SILVA et al. (2001) este modelo de três parâmetros é uma extensão do modelo de BET.

LOMAURO et al. (1985) verificaram que o modelo de GAB pode representar, com grande precisão, mais que 50% das isotermas de frutas, vegetais e carnes, quando comparado com equações de dois parâmetros.

) Cka ka )(1 ka (1 Cka X U w w w w m eq = ₋ ₋ ₊ (2.4) em que:

Ueq - umidade de equilíbrio (% base seca) aw - atividade de água

Xm - umidade na monocamada molecular (% base seca)

C e K - parâmetros que dependem da temperatura e da natureza do produto

O modelo de BET modificado (Equação 2.5) é uma modificação simples do modelo de BET Esta equação de sorção contém três parâmetros (C, Xm e n), os quais têm sentido físico. Esta modificação do modelo de BET propõe que o raio dos capilares define o limite máximo do número de camadas de água que podem ser construídas dentro do capilar(CHIRIFE & IGLESIAS, 1978).

(

)

( )

(

)

( ) ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ − − − + + − − = ₊+₁1 1 1 1 1 1 n w w n w n w w w m eq Ca a C na a n a Ca X U (2.5) em que:

Ueq – umidade de equilíbrio (% base seca) aw - atividade de água

Xm - umidade na monocamada molecular (% base seca) C – constante relacionada ao calor de sorção

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HALSEY (1985) desenvolveu um modelo matemático (Equação 2.6) que considera a condensação das multicamadas a uma distância relativamente grande da superfície, assumindo que a magnitude do parâmetro b caracteriza o tipo de interação entre o vapor e o sólido pois, se b é grande, a atração entre o sólido e o vapor é muito específica e não se estende para muito longe da superfície; se, porém, b é pequeno, as forças de atração predominantes são de Van der Waals e capazes de agir a grandes distâncias da superfície. ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ − = _b eq w U a a " exp (2.6) em que: aw - atividade de água

Ueq - umidade de equilíbrio (% base seca)

a e b - constantes que dependem da temperatura e da natureza do produto

O modelo de Oswin é empírico (Equação 2.7); baseia-se na expressão matemática para curvas de formato sigmoidal, e se ajusta bem entre 0,0 < aw < 1,0. Com apenas duas constantes é de fácil linearização, apresentando vantagem sobre os modelos cinéticos de BET e GAB (CHINNAN & BEAUCHAT, 1985). De acordo com LOMAURO (1985) este modelo ajusta cerca de 57% das isotermas de alimentos. Esta equação foi usada por BOQUET et al. (1978) para trinta e nove produtos e é adequada para alimentos com alto conteúdo de amido, além de considerada uma das mais versáteis equações de dois parâmetros testados.

(

)

b w w eq a a a U _⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ − = 1 (2.7) em que: Ueq - umidade de equilíbrio aw - atividade de água

(28)

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O modelo de Smith (Equação 2.8) é um modelo com dois parâmetros, o qual foi desenvolvido para ajustar isotermas de sorção de vários biopolímeros (CHIRIFE & IGLESIAS, 1978). ) a -ln(1 M -M U_e_q = _a _b _w (2.8) em que: Ueq - umidade de equilíbrio aw - atividade de água

Ma e Mb - parâmetros de ajuste do modelo

2.4 - Aditivos

EVANGELISTA (1992) relatou que os aditivos são definidos, segundo a FAO, como “substâncias não nutritivas, com a finalidade de melhorar a aparência, sabor, textura e tempo de armazenamento”; a FAO esclarece, entretanto, que “em certos casos, as substâncias químicas incluídas para melhorar esta qualidade do produto poderão elevar a sua capacidade nutritiva”.

De acordo com BARUFFALDI & OLIVEIRA (1998) o comitê “Food Protection Comittee” da “National Academy of Sciences” dos Estados Unidos considera aditivos como sendo substâncias ou misturas de substâncias, que não o produto alimentício em si, presente nos alimentos, como resultado dos meios de produção, processamento, acondicionamento e armazenamento.

No Brasil, os aditivos são classificados em 11 categorias: acidulantes, antiespumíferos, antioxidantes, antiumectantes, aromatizantes, conservadores, corantes, edulcorantes, espessantes, estabilizantes e umectantes.

Vários aditivos químicos podem ser liberados a partir de uma embalagem, com a finalidade de aumentar a vida-de-prateleira do produto. A maior parte dos compostos assim liberados são os conservantes (especialmente ácidos orgânicos ou peróxidos). Tais compostos, capazes de prevenir o crescimento de microrganismos deterioradores e patogênicos, podem ser liberados controladamente sobre a superfície de um alimento, através de difusão e evaporação, a partir do filme ou através de reação química ou enzimática (LABUZA & BREENE, 1989). A liberação de conservantes químicos pode ser

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de grande utilidade; por exemplo, no caso de frutas, às quais a pasteurização é contra-indicada, pois pode conferir sabor cozido, indesejável; já os filmes comestíveis impregnados com conservantes, podem ser utilizados para reduzir o crescimento microbiano superficial (LABUZA, 1996).

Segundo ARAÚJO (1995), tanto o controle do crescimento quanto o desenvolvimento de microrganismos em alimentos por meio de uso de conservantes químicos estão relacionados com o pH do meio. A forma não-dissociada da molécula é que confere a característica antimicrobiológica aos conservantes químicos. A concentração da forma não-dissociada, aumenta com o aumento da acidez do alimento, garantindo maior eficiência no controle de microrganismos.

Além dos conservantes, outros agentes químicos têm sido incorporados às embalagens para prolongar a vida-de-prateleira dos alimentos; por exemplo os antioxidantes usados em alguns cereais (LABUZA & BREENE, 1989). Os antioxidantes previnem a oxidação em óleos e gorduras, quando em contato com o ar. Antes do uso de antioxidantes, a rancidez era um grande problema para a indústria alimentar. Este aditivo é normalmente acrescido ao alimento, para aumentar o seu tempo de vida útil como, por exemplo: em batatas fritas e pastéis (CALIL & AGUIAR, 1999).

Os antiumectantes são substâncias capazes de reduzir as características higroscópicas dos alimentos. Essas substâncias são mais utilizadas em sal de mesa, temperos e aromatizantes em pó. Os permitidos dentro desta categoria, são: carbonato de cálcio, carbonato de magnésio, fosfato tricálcico, citrato de ferro amoniacal, silicato de sódio, ferrocianeto de sódio, silicato de alumínio e sódio e dióxido de silício.

Conforme BARUFFALDI & OLIVEIRA (1998) os fosfatos são sais que, apesar de altamente insolúveis, podem ser utilizados como antiumectantes sob a forma de pó. O sal de cálcio do ácido fosfórico se denomina, quando totalmente neutralizado, fosfato tricálcico. É altamente insolúvel e de composição variável, além de ser usado como antiumectante em sal de cozinha e em misturas de flavorizantes dietéticos.

O fosfato tricálcico tem as funções de agente melhorador, agente de firmeza, sal emulsificante, seqüestrante, fermento em alimentos, e agente de crescimento presente em fermentos em pó, além de nenhum efeito adverso ser conhecido (CALIL & AGUIAR, 1999).

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2.5 - Embalagem

As embalagens têm a finalidade de conter, proteger e prolongar a vida pós-colheita dos produtos hortícolas, procurando conservar-lhes as características de qualidade, até chegar às mãos do consumidor. As operações de embalagem não melhoram a qualidade do produto; portanto, apenas os melhores devem ser embalados. A qualidade será mantida quando as boas condições de embalagem forem associadas a boas condições de transporte e armazenamento (HONÓRIO, 1995). Segundo BANZATO & MOURA (1997), a embalagem foi criada para facilitar o transporte.

Em produtos alimentícios armazenados, o tipo de embalagem usado influencia as reações metabólicas, diminuindo o seu ritmo por meio da modificação do microclima criado em seu interior constituindo-se em uma barreira que impede ou dificulta o contato entre o ambiente externo e o produto (GARCIA et al., 1989).

EVANGELISTA (1992), relatou que produtos submetidos a secagem, embora se beneficiem do retardo no crescimento de microrganismos e do aumento no tempo de conservação necessitam, nas fases de transporte e armazenamento, de embalagem adequada, que mantenham as características do produto obtidas na secagem.

Dentre os plásticos mais utilizados e de menor preço em todo o mundo, o polietileno é dos mais versáteis, apresentando resistência e flexibilidade, que o tornam aplicável a um elevado número de opções de embalagem (CABRAL et al., 1980).

Os polietilenos são inertes, face à maioria dos produtos químicos comuns, devido à sua natureza parafínica, seu alto peso molecular e sua estrutura parcialmente cristalina. Em temperaturas abaixo de 60ºC, são parcialmente solúveis em todos os solventes (NEVES, 1999).

Segundo BILLMEYER (1984), o primeiro polímero comercial do monômetro etileno foi o polietileno ramificado, comumente designado polietileno de baixa densidade ou material de alta pressão; sua síntese é feita pela polimerização em massa do etileno, a altos valores de temperatura e pressão, na presença de traços de oxigênio.

O polietileno de baixa densidade (PEBD) apresenta combinação única de propriedades: tenacidade, alta resistência ao impacto, alta flexibilidade, boa processabilidade, estabilidade e propriedades elétricas notáveis. Apesar de altamente resistente a água e a algumas soluções aquosas, inclusive a altas temperaturas, o PEBD é atacado lentamente por agentes oxidantes; além disso, solventes alifáticos, aromáticos e

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clorados, causam inchamento, a temperatura ambiente. O PEBD é pouco solúvel em solventes polares como álcoois, ésteres e cetonas (DOAK, 1986).

A qualidade de produtos desidratados se altera com o tempo de armazenamento, devido a várias reações. Esses produtos apresentam, quando embalados, maior período de vida de prateleira se protegidos para evitar o contato com o oxigênio e o ganho de umidade, de modo a não ocorrer o empedramento ou aglomeração (ALVES, 2001). Para CABRAL et al. (1983) há casos em que a embalagem deverá impedir a passagem de oxigênio e luz, evitando a ramificação de produtos com alto teor de gordura.

2.6 - Cor

A cor é um parâmetro importante em alimentos visto que, antes da tomada de decisão de ingerir-los, o consumidor observa o seu aspecto visual, especialmente a cor (ARGANDONA, 1999). A cor sugere as mudanças de sabor, textura e aroma, decorrentes do processo de maturação (ZAMBON, 1984; SILVA & GIORDANO, 2000).

Os produtos com coloração forte são os preferidos, embora na maioria dos casos a cor não se correlacione com o valor nutritivo e nem com a qualidade comestível do produto (CHITARRA & ALVES, 2001).

De acordo com KAYS (1991) a coloração é o principal parâmetro de qualidade de vez que os consumidores já desenvolveram uma relação positiva entra a cor e a qualidade máxima do produto. Por outro lado, a modificação da coloração do tomate é devida à clorofila e aos carotenóides. A cor verde dos frutos imaturos é atribuída à clorofila. Ao máximo tamanho segue imediata mudança de cor, início da maturação, refletindo a degradação da clorofila que permanece, embora em pequena quantidade, nos tecidos do fruto (MEDINA & MEDINA, 1981; ZAMBON, 1984; ZAMBRANO et al., 1995).

Os principais componentes carotenóides no tomate são o licopeno e o betacaroteno (GOULD, 1991). O licopeno é responsável pela cor vermelha do tomate (WONG, 1995). De acordo com PADULA (1983) os carotenóides perdem cor, passando do vermelho ao incolor, devido às reações oxidativas dependentes da temperatura de estocagem, disponibilidade de oxigênio, exposição à luz, atividade de água e acidez do produto. Em tomates, há intensa degradação de clorofila durante o armazenamento, com síntese gradual de licopeno (CHITARRA & CHITARRA, 1990). A cor vermelha dos frutos é considerada o acúmulo de licopeno.

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A mudança de cor do tomate é considerada índice de colheita (ZAMBRANO et al., 1995). Desde que o fruto tenha completado seu desenvolvimento fisiológico (de vez), poderá ser colhido, mesmo que se apresente com coloração verde claro; o fruto fisiologicamente desenvolvido, verde maduro, ideal para a colheita, é identificado pela estrutura interna.

A cor é um atributo da luz que faz uma sensação corresponde univocamente a cada distribuição espectral. A sensação está condicionada à intensidade e duração do estímulo, estado de adaptação do observador, área da retina afetada e contraste luminoso e cromático com que se percebe (LOZANO, 1977).

A secagem de tomate através de temperaturas altas e de longo tempo, causa danos à cor, oxidando o fruto. Pesquisas têm sido realizadas utilizando-se, antes da secagem, a desidratação osmótica, como pré-tratamento na obtenção de produtos desidratados de melhor qualidade, protegendo e reduzindo a degradação térmica de cor e sabor. BARONI et al. (2003) relataram que a desidratação osmótica é bastante utilizada, com a finalidade de diminuir a degradação da cor durante a secagem do tomate.

Com o propósito de melhorar a determinação da cor, começou-se a se utilizar outros métodos, como o espaço CIE 1964 e, posteriormente, o espaço CIE 1976, que é, hoje em dia, de grande aceitação. Este sistema se baseia na teoria da percepção de cores opostas e estabelece que uma cor não pode ser verde e vermelha ou amarela e azul ao mesmo tempo (VALDÉS, 1997); estabelece-se, desta forma, um sistema tridimensional, o espaço CIELAB, constituído de três coordenadas L*, a* e b* que indicam, respectivamente, a luminosidade, os tons de vermelho (+a*) e verde (-a*), e os tons amarelo (+b*) e azul (-b*). Todas as cores são representadas dentro de um sólido cujo eixo central, L*, varia entre 0 e 100% (completamente opaco a completamente transparente) (BAKKER et al., 1986). As coordenadas a* e b* formam um plano horizontal dentro deste sólido.

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Capítulo 3 Material e Métodos

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3 - MATERIAL E MÉTODOS

A etapa experimental deste trabalho foi conduzida no Laboratório de Armazenamento e Processamento de Produtos Agrícolas do Departamento de Engenharia Agrícola, do Centro de Ciências e Tecnologia, da Universidade Federal de Campina Grande (UFCG).

3.1 - Matéria-prima

Utilizaram-se frutos de tomate (Lycopersicon esculentum Mill), cultivar SM 16, adquiridos junto aos pontos de comercialização da CEASA, em Campina Grande, PB.

3.2 - Caracterização físico-química da matéria-prima 3.2.1 - Sólidos solúveis totais (oBrix)

O teor de sólidos solúveis totais (°Brix) foi determinado por leitura direta em refratômetro de bancada, com correção de temperatura realizada através de tabela proposta pelo INSTITUTO ADOLFO LUTZ (1985).

3.2.2 - pH

A determinação do pH se deu pelo método potenciométrico, calibrando-se o peagômetro com soluções tampão de pH 4,0 e 7,0.

3.2.3 - Umidade/ Sólidos Totais

Foram determinados de acordo com as normas analíticas do INSTITUTO ADOLFO LUTZ (1985) e os resultados expressos em percentagem.

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3.2.4 - Ácido ascórbico

Para esta determinação utilizou-se a metodologia da AOAC (1997) modificada por BENASSI & ANTUNES (1998) a qual utiliza, como solução extratora, o ácido oxálico.

3.2.5 - Acidez total titulável

A acidez total titulável foi determinada pelo método acidimétrico, do INSTITUTO ADOLFO LUTZ (1985). Os resultados foram expressos em percentagem de ácido cítrico.

3.2.6 - Cinzas

Determinadas pelo método da AOAC (1997), cujos resultados foram expressos em percentagem (%).

3.2.7 - Cinzas insolúveis em ácido clorídrico

Foram determinadas de acordo com as normas do INSTITUTO ADOLFO LUTZ (1985) e seus resultados expressos em percentagem (%).

3.2.8 - Açúcares redutores

Determinados de acordo com o método proposto pela AOAC (1997); seus resultados foram expressos em percentagem de glicose (p/p).

3.2.9 - Extrato alcoólico

Determinou-se o extrato alcoólico obedecendo a metodologia do INSTITUTO ADOLFO LUTZ (1985) e os resultados foram expressos em percentagem (%).

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3.2.10 - Cor

A cor foi determinada através de um colorímetro Minolta, modelo CR 10, obtendo-se os valores de L*, a* e b*; L representa a luminosidade, a* define a transição da cor verde (-a*) para a cor vermelha (+a*) e b* representa a transição da cor azul (-b*) para a cor amarela (+b*). As medidas foram realizadas com três repetições, obtendo-se os valores médios de L*, a* e b*.

3.3 - Processamento da matéria-prima

As etapas do processamento dos frutos de tomate estão representados no fluxograma na Figura 3.1.

Figura 3.1 - Fluxograma do processamento dos tomates

A seleção dos frutos foi feita manualmente, com o objetivo de separar os tomates maduros dos frutos deteriorados e verdes; em seguida, os frutos foram lavados para se lhes retirar as impurezas; logo após, foram imersos em solução de hipoclorito de sódio, com concentração de 50ppm, durante 15 minutos para, em seguida, serem enxaguados com água potável, postos para escorrer o excesso de água (secar) em temperatura ambiente e

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cortados ao meio, no sentido transversal, com faca de aço inoxidável, retirando-se as sementes e, finalmente, encaminhados para a etapa de secagem.

3.4 - Secagem

Realizou-se a secagem dos tomates partidos ao meio, com secador de bandejas, construído por FREITAS et al. (2004), com dimensões de 40cm de largura x 40cm de profundidade x 114cm de altura (Figura 3.1); a estrutura interna era formada de seis bandejas, sendo três para colocação de sílica gel, com o objetivo de reduzir a umidade da câmara de secagem, e outras três para colocação das amostras. O secador foi aquecido com lâmpadas de 100W, instaladas entre as bandejas, em conjunto de quatro lâmpadas por bandeja, nas quatro faces internas do secador, no qual as luminosidades foram selecionadas por dimmers, de modo que permitiram controlar o aquecimento das bandejas.

Figura 3.2 - Esquema do secador 3.4.1 - Curvas de secagem

Obtiveram-se as curvas de cinética de secagem em três diferentes temperaturas (50, 60 e 70oC). Durante a secagem 4 fatias do tomate e depois pesadas em intervalos de 10, 15, 20, 30 minutos e 1 hora, durante o processo, até peso constante.

(37)

25

Para o ajuste matemático das curvas de cinética de secagem do tomate, utilizaram-se as equações de utilizaram-secagem em camada fina, de HENDERSON (1974), PAGE (1949) e WANG & SINGH (1978), através do programa computacional STATISTICA versão 5.0.

Henderson -Dt -Bt Ce Ae RU= + (3.1) Page n Kt e RU= − (3.2)

Wang & Singh

2

1

RU= + At+Bt (3.3)

em que:

RU - razão de umidade (adimensional) A, B, C, D, K, n - constantes dos modelos t - tempo (min)

3.5 - Armazenamento do tomate em pó

Os tomates secos a 70ºC, foram triturados em multiprocessador e embalados em sacos de polietileno de baixa densidade, com espessura de 0,7µm; preparados 42 sacos contendo 20g da amostra em cada embalagem, 21 foram separados para o tratamento controle (sem aditivo) e ao restante (21 sacos) se acrescentou o antiumectante fosfato tricálcico, na concentração de 1%, conforme permitido na legislação (BRASIL, 1999). Essas embalagens foram termosseladas e armazenadas em temperatura ambiente, durante 60 dias. Análises físico-químicas foram realizadas em triplicata a cada dez dias, conforme as metodologias descritas nos itens 3.2.1 a 3.2.10.

(38)

26

3.6 - Isotermas de adsorção

Determinaram-se as isotermas de adsorção de umidade do tomate seco a 70ºC e triturado, empregando-se o método gravimétrico estático, no qual foram utilizadas soluções saturadas de sais, em quatro temperaturas (10, 20, 30 e 40oC) proporcionando diferentes atividades de água (Tabela 3.2).

As amostras, em triplicata, foram postas em cadinhos contendo 1g da amostra seca triturada, permanecendo em cada pote hermético em que se encontravam contendo as soluções saturadas de sais, até atingirem peso constante, fato verificado através de pesagens periódicas em balança analítica.

Tabela 3.2 - Atividade de água das soluções saturadas de sais Temperatura (ºC) Sal 10 20 30 40 C2H3KO2 0,2338 0,2311 0,2161 0,2040 MgCl2 6H2O 0,3347 0,3307 0,3244 0,3160 K2CO3 0,4314 0,4316 0,4317 0,432 MgNO3 6H2O 0,5736 0,5438 0,5140 0,4842 NaBr 0,6215 0,5914 0,5603 0,5317 NaCl 0,7567 0,7547 0,7509 0,7468 (NH4)2SO4 0,8206 0,8134 0,8063 0,7991 KCl 0,8677 0,8511 0,8362 0,8232 Fonte: GREENSPAN (1977) 3.6.1 - Umidade de equilíbrio 3.6.1333

A umidade de equilíbrio (Equação 3.4) em base seca (% B.S.), foi determinada pela relação entre a massa de água no equilíbrio e a massa seca.

0 .10 m m U s água eq = (3.4)

(39)

27 em que:

Ueq – umidade de equilíbrio (% base seca) mágua - massa de água adsorvida pela amostra (g) mseca - massa seca da amostra (g)

3.6.2 - Modelos matemáticos

Os modelos de Halsey (Eq. 3.5), GAB (Eq. 3.6), BET modificado (Eq. 3.7), Oswin (Eq. 3.8) e Smith (Eq. 3.9) foram ajustados às isotermas de adsorção de umidade do tomate em pó, utilizando-se o programa computacional STATISTICA versão 5.0.

Halsey ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ − = _b eq w U a a " exp (3.5) em que: aw - atividade de água

a e b - constantes que dependem da temperatura e da natureza do produto

GAB ) Cka ka )(1 ka (1 Cka X U w w w w m eq = ₋ ₋ ₊ (3.6) em que: aw - atividade de água

Xm - umidade na monocamada molecular (% base seca)

(40)

Capítulo 3 Material e Métodos 28 BET modificado

(

)

( )

(

)

( )_⎥⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ − − − + + − − = ₊ + 1 1 1 1 1 1 1 _w _wn n w n w w w m eq Ca a C na a n a Ca X U (3.7) em que:

Ueq – umidade de equilíbrio (% base seca) aw - atividade de água

Xm - umidade na monocamada molecular (% base seca) C – constante relacionada ao calor de sorção

n – número de camadas constante

Oswin

(

)

b w w eq a a a U _⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ − = 1 (3.8) em que: Ueq - umidade de equilíbrio aw - atividade de água

a e b - parâmetros de ajuste do modelo

Smith ) a -ln(1 M -M U_e_q = _a _b _w (3.9) em que: Ueq - umidade de equilíbrio aw - atividade de água

(41)

29

3.6.2.1 - Erros experimentais

Os critérios usados para determinação do melhor ajuste dos modelos aos dados experimentais foram: o erro relativo (ε), calculado pela Equação 3.10, e o desvio percentual médio (P) estimado pela Equação 3.11.

(exp) ) ( (exp) eq teor eq eq U U U − = ε (3.10)

(

)

∑

= − = n i eq teor eq eq U U U n P 1 _(exp) ) ( (exp) . 100 (3.11) em que:

Ueq (exp) – umidade de equilíbrio obtida experimentalmente

Ueq(teor) - umidade de equilíbrio predita pelo método

n - número de dados experimentais

3.7 - Análise estatística

Durante o armazenamento, os dados das análises foram tratados de acordo com um delineamento inteiramente casualizado, sendo submetidos à análise de variância e as médias comparadas pelo teste de Tukey, a nível de 5% de probabilidade, utilizando-se o programa ASSISTAT, versão 7.2 beta (SILVA & AZEVEDO, 2002).

(42)

Capítulo 4 Resultados e Discussão

30

4 - RESULTADOS E DISCUSSÃO 4.1 - Caracterização da polpa de tomate

Acham-se expressos, na Tabela 4.1, os resultados médios da caracterização físico– química do tomate in natura, utilizado nas secagens.

A quantidade de sólidos solúveis totais (oBrix) encontrada foi de 6,16ºBrix, dentro portanto, da faixa determinada por GOULD (1991), que relatou valores entre 4,0 e 6,0ºBrix, e superiores ao de ROMERO-PEÑA & KIECKBUSCH (2003) que encontraram o valor de 3,91ºBrix.

O pH indicado foi de 4,14, ligeiramente inferior ao avaliado por COELHO (2001) que se situou em torno de 4,45.

O valor médio da umidade foi de 94,89%, resultado idêntico ao registrado por STEVENS (1985) e GIORDANO & RIBEIRO (2000) ao afirmarem que o fruto do tomateiro possui aproximadamente 93 a 95% de água

.

Tabela 4.1 - Caracterização físico–química do tomate in natura

Determinação Valor

Sólidos solúveis totais (ºBrix) 6,16 ± 0,00

pH 4,14 ± 0,00

Umidade (%) 94,89 ± 0,02

Ácido ascórbico (mg/100g) 33,72 ± 0,18

Acidez total titulável (% ácido cítrico) 0,38 ± 0,004

Cinzas (%) 0,48 ± 0,01

Cinzas insolúveis em ácido clorídrico (%) 0,0017 ± 0,0001

Açúcares redutores (% glicose) 5,54 ± 0,14

Extrato alcoólico (%) 3,11 ± 0,05

Luminosidade (L*) 28,63 ± 0,40

Intensidade de vermelho (a*) 12,37 ± 0,32

Intensidade de amarelo (b*) 17,93 ± 2,60

O ácido ascórbico determinado neste estudo apresentou-se com valor médio de 33,72 mg/100g, o qual se encontra dentro do intervalo calculado por FILGUEIRA (1982), que verificou teores de ácido ascórbico entre 20 e 40 mg/100g de polpa.